JP4176714B2 - 柔軟性のある材料により作られたカニューレのチューブへの結合装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１による、弾性のある材料により作られたカニューレ（および／またはチューブ）のチューブへの結合装置に関する。

当分野において、カニューレとチューブの結合装置が知られている。このチューブおよび／またはカニューレはしばしばユニオンナットで結合される。ユニオンナットは、チューブおよび／またはカニューレを互いに結び付けるために、コレットあるいはホース結合部(突き合わせ継ぎ手)とともに使用される。結合部が締結される場合、放射状の力がカニューレに伝えられる。ユニオンナットは、軸の保持を可能にし、放射状の密閉を与える。この連結技術は、典型的には金属チューブと柔軟な材料で作られたカニューレの間の結合を通常要求する移植可能な血液ポンプの結合のために、現在では特に使用されている。

このような血液ポンプとカニューレとチューブの従来の結合は、以下の短所を有している。

ねじ山はより大きな壁厚を要求する。これは結合部での直径を増加させる。さらに、より多くの材料による重量の増加は避けられない。

この結合を行うための条件は、再現することができず、またこの結合は長期間では安定性を欠く。定められた締め付けトルクは所定の範囲でのみ可能である。不利なことに、外科医に移植や外移植のための追加の道具を要求することにより、トルクレンチが使用されなければならないかもしれない。締め付けトルクは明示されないため、結合が過度に締め付けられたとき、部材が損傷され得る(シリコンは大きな力の下で流れてしまい、また、ダクロン（登録商標）あるいはPTFEと同様に織ってあるポリエステル織物も裂け得る)。さもなければ、ナットは締結が緩すぎることがあり得る。

回転インターロックがないなかでは、ユニオンナットは振動により緩み得る。ナットが軸の保持および放射状の密閉をもはや与えることができないので、これは必然的に生命に危険のある漏出に結びつくであろう。

ユニオンナットは、慣例的に細かいねじ山を有しており、この結果、長い長さをねじ込むこととなる。そのためこのナットを扱うことは外科医にとって難しくまた時間がかかるものである。

ユニオンナットは、原因不明で血液破損する移行を引き起こし得る。これは溶血現象および血栓症に結びつき得る。

ユニオンナットは、常にカニューレの特定の材料(チタン、織られたポリエステル−PTFE、ダクロン（登録商標）、シリコンあるいはポリウレタン)に合わせられる。他のカニューレ材料は異なる形状を要求する。

現在のシステムでは、出口カニューレの長さは末端（大動脈側）における患者の人体構造に唯一適合することができる。したがって、出口カニューレの先端はもはや自由に形成されることはできない。例えば、出口カニューレがポリエステル織布のとき、原因不明で血液破損する移行という結果となる可能性がある。さらに、出口カニューレはねじれる可能性があり、これは血液流の減少という結果につながる。

このため、チューブからのカニューレを結合し分離するために複雑でなく、迅速で、安全で、再現可能な条件を提供すること、および逆に心臓を補助するか、心臓のかわりとなる血液ポンプに結合するための外科的処置に特に関連して、柔軟な材料で作られたカニューレをチューブに結合するための装置を提供することが、本発明の目的である。

この課題は、請求項１に記載の特徴により解決される。

柔軟な材料により作られたカニューレのチューブへの結合のための本発明による装置は、カニューレに挿入される、例えばホース結合部などのニップルと、回転と規制係止部への移動のためにカニューレ端に配設される爪リングは、軸方向への移動とロッキングリングへの把持によりチューブ端に支持されるロッキングリングに結合されることができる。任意に切削されたカニューレは、爪リングと相対的に長さ方向の軸を中心に任意に回転されることができ、患者の体内のポンプカニューレの配置と位置は人体構造の条件に最高に適合することができる。ホース結合部とカニューレの間の密閉は、ホース結合部に配置されたときに柔軟に拡張するカニューレの放射状の圧力によって与えられる。

有利な実施の形態は従属項に列挙される。

本発明の有利な実施の形態によると、テンションリングがカニューレに配設され、カニューレに堅実に固定される。爪リングは、移動と回転のためにテンションリングに配設される。テンションリングのために選ばれた形状と材料は、追加の放射状の密閉力をつくることにより放射状の密閉を有利に支持できる。

例えば、シリコンなどの弾性材料により、または例えば金属などの弾性のない材料によりテンションリングをつくることができる。特に、金属で作られたテンションリングは、挿入されたスリーブのように形成されることができる。

本発明の別の実施の形態によると、規制係止部は、カニューレ端に分離カラーとして形成され、ラッチの噛合の間、堅く密閉された結合を生じるように、爪リングはロッキングリングに対してカラーの端部を押す。

本発明の別の実施の形態によると、ラッチ動作の間にカラーに対して押すスペーサリングは、カラーと爪リングとの間に配設されることができる。圧力分布は、カラーが柔軟性のある材料により作られる場合は、スペーサリングにより改善される。スペーサリングは移動可能および回転可能となるように設置されることができ、しかし爪リングとも堅く接合もされる。

本発明による別の実施の形態によると、補強材料は、カニューレ端に配置され、そこで補強部材は堅固にカニューレに結合され、また爪リング上を移動および回転することができる。有利なことに、補強部材はカラーを有するテンションリングと結合する。

本発明による別の実施の形態によると、スペーサリングを受け入れる溝は、テンションリングとカラーの間に設けられる。スペーサリングは、特定の設計要求に適応することができる異なる形態を持つことができる。スペーサリングは、柔軟なカラーを変形させることにより、溝に圧入される。爪リングがラッチしたとき、これは、次にカラーに対して圧力を与えロッキングリングと堅固な結合を形成するスペーサリングに対して圧力を与える。この場合、カラーの密閉表面による軸上の密閉により、放射状の密閉は弾性的に拡張されたカニューレとテンションリングにより強化される。

代わりに、軸上の密閉はカラーの端面でのみ与えられることができる。そして、例えばホース結合のように設けられたカニューレを拡張するニップルは、きわめて短くてもよく、または完全に削除されてもよく、これにより、有利なことに心臓補助システムの全長を減少させる。

本発明による別の実施の形態では、爪リングは、弾性結合部を介してベースリングに配設された爪把持表面を有する爪を有するベースリングを備える。スペーサリングはベースリングに堅固に結合されることもできる。

本発明による別の実施の形態によると、ロッキングリングは爪リングの爪把持面により結合される把持面を備える。

本発明による別の実施の形態によると、補強部材は柔軟な材料、有利なことに、特にシリコンなどのカニューレ製造に使用されるものと同じ材料によりつくられる。

別の実施の形態によると、補強部材は必須の構成要素であり、例えば、射出成形により製造され、そしてカニューレと補強部材は同じ材料により作られる。

本発明による別の実施の形態によると、ロッキングリングは傾斜面を有し、これは、爪がロッキングリングの傾斜面から噛み合わなくなったあと、爪リングがロッキングリングから引き抜かれるように、爪リングのロッキングリングと相対的な回転の間に爪を拡開する。結合はこれにより解除される。

本発明による別の実施の形態によると、ロッキングリングは、拡開しない爪により、爪リングのロッキングリングと相対的な回転の間に接触する、回転規制係止部を備え、これにより爪リングが解除位置を超えて回転することを防止する。ラッチ解除位置での回転が爪リングの回転方向にかかわらず規制されるように、第２の同一の規制係止部は鏡像対称的に配置されてもよい。

本発明の別の有利な実施の形態では、カニューレは２以上の連続して配置された補強部材を備える。これは、カニューレは、追加の補強部をカニューレ端に押しつける必要なくポンプの移植過程の間に短くされることができるという利点を有する。

本発明は、以下の長所を有する。

血液ポンプの移植条件下で、金属チューブによる柔軟性のあるくぼんだチューブへの簡単で迅速で安全な結合を実施することが可能となり、この結合は爪リングを回転し、軸方向へカニューレから爪リングを引き抜くことにより解除される。

カニューレとチューブの間の結合位置での外部の直径は、カニューレのあるいはチューブの外部の直径に関連のある少量だけ増加し、それぞれ重量を減少させる。

結合条件は再現可能である。

軸上の保持および放射状および／または軸上の密閉は別々であり、ユニオンナットを使用する結合と異なる。

爪リングは軸上の保持を保証し、結合の分離を防止する。放射状および／または軸上の密閉はニップル（ホース結合部）およびカニューレの直径比および／または厚さ比を活用することにより達成される。つまり、他の軸上または放射状の力はカニューレに与えられず、換言すれば、逆にカニューレの材料は影響されない。ロッキングリングの傾斜面をスライドすることにより爪を広げることができるトルクを要する結合の解除のために、爪リングは回転可能でなければならないため、追加の回転係止も除去される。

本発明によるスナップ結合により、理想的で静かなカニューレからチューブへの移行が達成される。典型的にはチタニウムにより作られるホース結合部形式のニップルとカニューレの間の結合は、実際上ゼロの流れ抵抗を持っている。

本発明による装置は、公知のどのカニューレ材料にも適用することができ、また実質的な設計変更を要求しない。

本発明によれば、装置の結合および結合解除に特別な道具は要求されない。

カニューレ出口の長さは、不必要な補強部材を切り離すことにより、ポンプ端に適合される。そして爪リングは再びカニューレに押しつけられ、スペーサー部材はカニューレ端に近い溝に挿入される。そしてカニューレの出口端は制約なしで設計することができる。

図１ａ、１ｂ、１ｃは、カニューレ７とチューブ５の間の結合を与える本発明による装置の一例を示す。ホース結合部４としてここに示されるニップルは、カニューレ端７１（図１ｃ参照）に挿入される。補強部材６はカニューレ端７１に配置され、カニューレ端７１に堅固に結合される。スペーサリング２は補強部材６の溝６１に配置される。爪リング１の爪１１はベースリング１５（図２参照）に取り付けられており、爪リング１はその爪１１でロッキングリング３上に把持されている。爪リング１はスペーサリング２をこれによって押しつけ、次にスペーサリング２が補強部材６のカラー６２を押しつけ、これによってロッキングリング３の環状の端面３６と堅固な結合を形成している。カニューレ端７１がホース結合部４に押しつけられたとき、カニューレ端７１の弾性的な拡張により、カニューレ７とホース結合部４の間に密閉が形成される。これはカニューレ端７１の内面をホース結合部４に押しつける放射状の密閉力を与える。放射状の密閉力は、補強部材６のテンションリング６３により、さらに増加される。

本発明による装置は本質的にスナップ結合である。ベースリング１５に配設された爪１１は、ロッキングリング３に、押しつけられ、解放可能にラッチする（図２、５および６参照）。

端面３６は、放射状に外側が傾斜面３１となり、放射状に内側が、移植の間にカニューレが短くされたときに作られるカラーの手前に配置されたカニューレショルダー７２を受け入れる間隔部３５となる（図７）。把持面３２と傾斜面３３は、カニューレ上に配置された爪リング１の面３２と３３にスナップする爪１１とともに、端面３６の後ろに配置され、これによりカニューレ７をチューブ５と結合する。カニューレ７が供給されるときスペーサリング２とカニューレ７を結合するための爪リング１はすでにカニューレ７に事前に設置されることができ、または手術の間、カニューレ７に選択的に設置されることができる。結合を得るために、カニューレ７はホース結合部４に押しつけられ、これによりカニューレ７の内径を弾性的に拡張する。爪リング１はラッチ位置でロッキングリング３に相対する箇所まで回転され（図６ａ）、ロッキングリング３の方向に軸方向にずらされる。爪１１はロッキングリングの傾斜面３１に押しつけられたときに広がり、爪支持表面１２をロッキングリング把持面３２にラッチする（図５ａ、５ｂ、５ｃ）。

図２による爪リングの斜視図では、６つの爪１１がベースリング１５に配設されている。爪把持表面１２と爪傾斜表面１４は爪１１の端部に配置されている。これらは、図５ａ、５ｂ、５ｃに例示するように、ロッキングリング３との安全なラッチのかみ合いを可能とするために設けられる。爪リング１の弾性結合部１３は、これらがロッキングリング３とスナップしてかみ合うとき爪１１が広がることを可能にする。

図３ａ、３ｂ、３ｃはカニューレ７のカニューレ端７１を示す。図３ａにおいて、補強部材６は、補強部材６の溝６１に配置されるスペーサリング２とともに、カニューレ端７１に取り付けられる。図３ｂはスペーサリング２がないが、形成されたテンションリング６３を有する補強部材６を有するカニューレ端７１を示す。図３ｃは、補強部材６の溝６１にぴったりと挿入されることができるスペーサリング２を示す。

図４ａと４ｂはロッキングリング傾斜面（すなわち、ロッキングリング表面）３１、ロッキングリング把持面３２、ラッチ解除傾斜面３３、回転規制係止部３４、間隔部３５、および軸方向の密閉表面として機能することができる端面３６が示された個々のロッキングリングを示す。図４ａは、チューブ５の方向からの視点を示すが、図４ｂはカニューレ７の方向からの視点を示す。

図５ａ、５ｂ、５ｃは、ラッチしていない（またはスナップしていない）状態（図５ａおよび５ｂ）とラッチした（またはスナップした）状態（図５ｃ）の爪リング１とロッキングリング３を記載する。爪支持面１２の弾性結合部１３と傾斜面３１を有する爪リング１の爪傾斜表面１４、把持表面３２、ラッチ解除のための傾斜表面３３、同様に間隔部３５の間に明確に協調性が見られる。

図６ａは、爪リング１がロッキングリング３に押しつけられた後のラッチ状態を示す。ラッチ解除位置へは、爪リング１が回転規制係止部３４に回転することにより到達する。爪１１は、ロッキングリング３のラッチ解除傾斜面３３上をスライドするときに拡開される（図６ｂ）。それから爪リング１はロッキングリング３を軸方向に引き抜くことができ、およびカニューレ７は、ホース結合部から引き出されることができ、これにより、結合を解除する。

図７ａおよび７ｂは、移植の間有利に長さを合わせるのためのカニューレ７のいつくかの補強部材６の配置を例示する。人体構造によって、カニューレ７の長さは、手術中何度かの機構補強部材６の切断により短くされる。こうして形成されたカニューレショルダー７２は、カニューレ７とチューブ５が結合されるときに、ロッキングリング３の間隔部３５に拡張する。図７ｂは、（射出成形で製造された）カニューレの必須な部分を形成する補強部材６を有するカニューレを示す。

移植の間、サイズ要求に合わせるために可能な境界線は、Ａ−ＢおよびＣ−Ｄにより表示される。

図８ａ、８ｂおよび８ｃは、本発明による装置の別の実施の形態を示す。図８ａはロッキングリング１を有するカニューレ７のカニューレ端７１と、カニューレ端７１に、この中に直接形成されたカラー６２を記載する。この実施の形態は補強部材６を有しない。

図８ｂはロッキングリング３とホース結合部４を有するチューブ５のチューブ端５１を例示する。ホース結合部４をカニューレ端７１に挿入することにより、爪リング１とロッキングリング３の間のラッチの噛合の結果としての２つのメンバーの間に堅い結合が作られる。カラー６２は、端部の接触表面での軸方向の密閉により放射状の密閉力がともに高められるように比較的幅が広くなっている。

図９ａ、９ｂおよび９ｃは、本発明による装置の別の実施の形態を示す。閉じた補強部材６の代わりに、分離したカラー６２の配列、テンションリング６３およびスペーサリング２が使われる。本実施の形態は、安全な締結と堅い密閉も達成する。

図１０ａ、１０ｂよび１０ｃは、本発明による装置のさらに別の実施の形態を示す。ロッキングリング３が幅が広いのに対して、ホース結合部４はこれに見られるように短い。

図１１ａおよび１１ｂは、移植可能な血液ポンプを有する本発明の装置の応用を概要的に示す。

図１１は、その出口と入口のホース結合部４が設けられた血液ポンプ８を示す。ロッキングリング３に爪リング１がラッチすることにより、本発明による装置で出口継ぎ手８３に安全な結合が設けられる。ポンプ８の他方の面において、ロッキングリング３に爪リング１が同様にラッチすることにより、入口カニューレはポンプに結合することができる。さらに、出口継ぎ手はいわゆる出口カニューレ８１を有する他端において結合することができる。この配列の著しい利点は、図１１ａの図表によって容易に確認される。いずれの方法においてもポンプ８の結合性に危険を与えることなく、最適な位置は継ぎ手を回転することにより達成される。

図１１ｂは、出口継ぎ手８３を使うことなく出口カニューレ８１と入口カニューレ８２のホース結合部４を有するポンプ８の結合を示す。出口カニューレ８２はカニューレ端７１に継続的に配列されたいくつかの補強部材６を有する（図７ａ、７ｂ）。

有利なことに、装置は体に移植され、入口および出口カニューレ８２および８１に結合されなければならない血液ポンプ８に特に有用であり得る。入口と出口のカニューレ８２と８１の両方は、本発明によるスナップ結合を有するポンプシステムに結合される。心臓からの血流は、入口カニューレ８２を経由して血液ポンプ８に供給され、血液ポンプ８から出口カニューレ８２を経由して大動脈（示されていない）へ流れる。入口および出口カニューレ８２および８３は、本発明による装置により血液ポンプ８に結合される。出口継ぎ手８３は、血液ポンプ８と出口カニューレ８１の間に選択的に挿入される。出口継ぎ手８３の入口は、カニューレ端７１のように形成され、これによってスナップ結合器によりポンプ出口にしっかり閉められることができる。出口継ぎ手８３の出口は、ホース結合部４を有し、そのため追加のスナップ結合器を使うことにより出口カニューレ８１に結合される（図１１ａ）。

心臓補助システムが移植されたとき、このシステムは、図７ａに示されるように、少なくとも一つの補強部材６を切断することにより、肉体的な体のサイズの合致に適合することができる。爪リング１およびスペーサリング２（図１）は、適切に弾性材料を変形させることにより次の補強部材６に押しつけられることができる。

結合前のカニューレの一端の概念的な軸断面図 結合前のチューブ端の概念的な軸断面図 本発明によるチューブ端とカニューレ端の間の結合部の概念的な軸断面図 爪リングの斜視図 スペーサリングを有するカニューレ端の軸断面図 スペーサリングがないカニューレ補強を有するカニューレ端の軸断面図 スペーサリングの軸断面図 チューブ端に対向したロッキングリングの斜視図 カニューレ端に対向したロッキングリングの斜視図 爪リングの軸断面図 ロッキングリングの軸断面図 ラッチした状態の爪リングとロッキングリングの軸断面図 ロッキングリング（ラッチ位置）に押接したときの爪の配置 ラッチ解除した位置にしたがって一つの爪が開拡せず、回転規制部に接触する、ラッチ解除位置の爪リングの回転後のロッキングリング上の爪の配列 カニューレ上での、いくつかのカニューレ補強の配列 射出成形により完全にカニューレに接合された補強部材を有するカニューレの実施の形態 カラーと爪リングを有するカニューレの実例 ロッキングリングを有するチューブ端の実例 カニューレ端で規制係止部を有するカニューレ端とチューブ端の間の結合の実例 スペーサリングと同様にカラーとテンションリングを有するカニューレ端の実例 ロッキングリングを有するチューブ端の実例 カラー、テンションリングおよびスペーサリングを有するカニューレ端とチューブ端の間の結合の実例 幅の狭いカラーと爪リングを有するカニューレ端の実例 短縮されたニップルを有するチューブ端の実例 短縮されたニップルを有するカニューレ端とチューブ端の間の結合配置 本発明による結合位置での心臓アシストポンプと出口継ぎ手の概念的な実例、および 結合位置での心臓アシストポンプと、いくつかの補強部材を有する出口カニューレ

符号の説明

１ 爪リング、 ２ スペーサリング、 ３ ロッキングリング、 ４ ホース結合部、 ５ チューブ、 ６ 補強部材、 ７ カニューレ、 ８ 血液ポンプ、 １１ 爪、 １２ 爪把持表面、 １３ 弾性的結合、 １４ 爪の傾斜面、 １５ ベースリング、 ３１ ロッキングリングの傾斜面、 ３２ ロッキングリングの把持面、 ３３ ラッチ解除傾斜面、 ３４ 回転規制係止部、 ３５ 間隔部、 ３６ 端面、 ５１ チューブ端、 ６１ 溝、 ６２ カラー、 ６３ テンションリング、 ６４ カラーの端面、 ７１ カニューレ端、 ７２ カニューレショルダー、 ７３ 分離位置、 ８１ 出口カニューレ、 ８２ 入口カニューレ、 ８３ 出口継ぎ手。

Claims (19)

1. 柔軟性のある材料により作られたカニューレのチューブへの結合装置であって、
   前記チューブ（５）に取り付けられたニップル（４）は前記カニューレ（７）に挿入され、
   軸上の移動およびロッキングリング（３）へのラッチにより、チューブ端（５１）に固定されるロッキングリングと結合されることができる、回転可能および係止部（２、６２）まで移動可能な、カニューレ端（７１）に配設された爪リング（１）を備え、
   前記カニューレ（７）は、前記カニューレ端（７１）に配置されたテンションリング（６３）を有し、該テンションリング（６３）は移動と回転のために配置された前記爪リング（１）とともに前記カニューレ端に配置されたことを特徴とする装置。
2. 前記テンションリング（６３）は、例えば、シリコンなどの弾性材料により作られたことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記テンションリング（６３）は、例えば、金属などの非弾性材料により作られたことを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. 前記テンションリング（６３）は、溝が形成されたスリーブ管のように形成されたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の装置。
5. 前記係止部は、前記カニューレ端（７１）の分離カラー（６２）のように形成されたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の装置。
6. 回転および移動が可能なスペーサリング（２）が、前記カラー（６２）の手前に配置されたことを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 補強部材（６）が前記爪リング（１）に移動および回転可能に形成され、前記カニューレ端に堅固に結合されたことを特徴とする請求項１に記載の装置。
8. 前記補強部材（６）は、前記テンションリング（６３）およびカラー（６２）からなることを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 前記補強部材（６）は、前記テンションリング（６３）およびカラー（６２）の間に形成された溝（６１）を有することを特徴とする請求項７または８に記載の装置。
10. 回転および移動が可能なスペーサリング（２）が、前記補強部材（６）の前記溝（６１）に配設されたことを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. 前記爪リング（１）は、ベースリング（１５）、および該ベースリング（１５）と弾性結合部（１３）を介して結合され、該ベースリングから伸びた、爪把持面を有する少なくとも２つの爪を有することを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の装置。
12. 回転および移動が可能なスペーサリング（２）が、前記ベースリング（１５）に堅固に結合されたことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
13. 前記チューブ端（５１）に取り付けられた前記ロッキングリング（３）は、ロッキングリング傾斜面（３１）およびロッキングリング保持面（３２）を有することを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の装置。
14. 前記爪リング（１）は、前記補強部材（６）の前記テンションリング（６３）上に、回転可能および前記スペーサリング（２）および／またはカラー（６２）の係止部まで軸方向に移動可能となるように配設されたことを特徴とする請求項１０に記載の装置。
15. 前記補強部材（６）は、柔軟性のある材料により作られたことを特徴とする請求項７から１０、および１４のいずれかに記載の装置。
16. 前記補強部材（６）および前記カニューレ（７）は、柔軟性のある同じ材料により作られたことを特徴とする請求項７から１０、１４、および１５のいずれかに記載の装置。
17. 前記ロッキングリング（３）は、ラッチ解除傾斜面を有することを特徴とする請求項１から１６のいずれかに記載の装置。
18. 前記ロッキングリング（３）は、少なくとも１つの回転規制係止部（３４）を有することを特徴とする請求項１から１７のいずれかに記載の装置。
19. 前記ロッキングリング（３）は、間隔部（３５）を有することを特徴とする請求項１から１８のいずれかに記載の装置。

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